Los ritmos cerebrales que nos separan de la realidad

Descrito comúnmente como sentirse separado de la realidad o tener una experiencia "fuera del cuerpo". Se ha demostrado que la actividad rítmica de una sola capa de neuronas causa disociación, una experiencia que implica una sensación de desconexión del mundo circundante.

El estado de disociación se describe comúnmente como sentirse separado de la realidad o tener una experiencia "fuera del cuerpo". Este estado alterado de conciencia es a menudo informado por personas que tienen trastornos psiquiátricos que surgen de un trauma o abuso devastador.

También es provocado por una clase de fármaco anestésico y puede ocurrir en la epilepsia. La base neurológica de la disociación ha sido un misterio, pero escribiendo en Nature , Vesuna et al. describen un ritmo cerebral localizada que subyace en este estado. Sus hallazgos tendrán implicaciones de gran alcance para la neurociencia.

En el articulo Ritmo cortical posteromedial profundo subyacente a la disociación

Los autores registraron por primera vez la actividad neuronal de todo el cerebro en ratones utilizando una técnica llamada imágenes de calcio de campo amplio.

Estudiaron los cambios en estos ritmos cerebrales en respuesta a una variedad de medicamentos que tienen propiedades sedantes, anestésicas o alucinógenas, incluidos tres que inducen la disociación: ketamina, fenciclidina (PCP) y dizocilpina (MK801).

Solo las drogas disociativas produjeron oscilaciones robustas en la actividad neuronal en una región del cerebro llamada corteza retroesplenial. Esta región es esencial para varias funciones cognitivas, incluida la memoria episódica y la navegación.

Las oscilaciones se produjeron a baja frecuencia, de aproximadamente 1-3 hercios. Por el contrario, los fármacos no disociativos como el anestésico propofol y el alucinógeno dietilamida del ácido lisérgico (LSD) no desencadenaron esta actividad rítmica retroesplenial.

Vesuna y col. examinó las células activas con más detalle utilizando un enfoque de alta resolución llamado imagen de dos fotones. Este análisis reveló que las oscilaciones estaban restringidas a las células de la capa 5 de la corteza retroesplenial.

Luego, los autores registraron la actividad neuronal en múltiples regiones del cerebro. Normalmente, otras partes de la corteza y la subcorteza están funcionalmente conectadas a la actividad neuronal en la corteza retroesplenial; sin embargo, la ketamina provocó una desconexión, de modo que muchas de estas regiones del cerebro ya no se comunicaban con la corteza retroesplenial.

A continuación, los investigadores preguntaron si inducir el ritmo retroesplenial podría causar disociación. Hicieron uso de ratones en los que se modificaron células de capa 5 para expresar simultáneamente dos proteínas de canal iónico que son sensibles a la luz.

La primera, la canalrodopsina-2, provoca excitación neuronal en respuesta a la luz azul. El segundo, eNpHR3.0, silencia las neuronas en respuesta a la luz amarilla. Iluminar las células con luz azul y amarilla alternadas para inducir un ritmo artificial de 2 Hz produjo comportamientos indicativos de un estado disociado, análogos a los provocados por la ketamina.

Por ejemplo, los animales no saltaron ni se alejaron de las amenazas y no intentaron escapar cuando estaban suspendidos por sus colas, sino que respondieron normalmente al dolor inducido por una placa calefactora. Aunque la sensación permaneció intacta.

Induciendo un estado disociativo. La disociación es un estado alterado de conciencia en el que las personas se sienten separadas de la realidad. Puede desencadenarse por el fármaco ketamina y puede ocurrir antes de una convulsión en la epilepsia.

Las técnicas optogenéticas pueden modular la actividad neuronal en respuesta a la luz. Vesuna y col. neuronas moduladas en una sola capa de la corteza retroesplenial, una región dentro del cerebro del ratón.

El grupo utilizó luz azul para estimular la actividad y luz amarilla para reprimirla. Esto generó oscilaciones neuronales de baja frecuencia, similares a las observadas en ratones que reciben ketamina. Las oscilaciones desencadenaron comportamientos indicativos de disociación.

Los autores muestran que las mismas oscilaciones ocurren en la región cerebral equivalente (llamada corteza posteromedial profunda) en una persona que tiene epilepsia, antes de una convulsión. La estimulación eléctrica de esta región del cerebro desencadenó las mismas oscilaciones y experiencia disociativa. Juntos, estos experimentos indican que las oscilaciones de baja frecuencia en una pequeña región del cerebro desencadenan la disociación entre especies.

Luego, los autores eliminaron dos genes que codifican proteínas de canales iónicos en la corteza retroesplenial. El primer gen codifica un canal activado por la molécula neurotransmisora ​​glutamato. El segundo codifica el 1 controlado por nucleótidos cíclicos activado por hiperpolarización (HCN1), un canal activado por cationes que a veces se denomina marcapasos, debido a su capacidad para producir actividad rítmica en el corazón y las neuronas.

Vesuna y col. encontraron que el ritmo inducido por ketamina se redujo en ratones que carecen de cualquiera de los genes. Sin embargo, solo se necesitaba el canal HCN1 para que la ketamina provocara comportamientos similares a la disociación.

¿Estos hallazgos se traducen a los humanos? Vesuna y sus colegas registraron la actividad eléctrica de varias regiones del cerebro en una persona con epilepsia, a la que previamente se le habían implantado electrodos en el cráneo para localizar la actividad convulsiva.

El individuo experimentó disociación antes del inicio de las convulsiones. Los autores encontraron que esta disociación se correlacionaba con un ritmo de 3 Hz en la corteza posteromedial profunda, una región del cerebro humano análoga a la corteza retroesplenial del ratón. Cuando el equipo estimuló eléctricamente la corteza posteromedial profunda durante un procedimiento de mapeo cerebral, la persona volvió a experimentar disociación.

Es prematuro sacar conclusiones definitivas de un solo individuo. Sin embargo, el trabajo de Vesuna y sus colegas proporciona evidencia convincente de que un ritmo de baja frecuencia en la corteza posteromedial profunda es un mecanismo conservado evolutivamente que subyace a la disociación entre especies.

El disparo en ráfaga prepara el escenario para la depresión

Gran parte del éxito del estudio de Vesuna y sus colegas se basa en los efectos disociativos reversibles de la ketamina. En dosis subanestésicas, este fascinante fármaco provoca disociación y alivio del dolor (analgesia), y tiene propiedades antidepresivas y anti-suicidas. A estas dosis, los electroencefalogramas (EEG, que detectan la actividad neuronal en la superficie del cerebro) muestran que la ketamina amortigua ampliamente las oscilaciones de 8-12 Hz 3 .

En dosis más altas que inducen la pérdida del conocimiento, los EEG revelan un ritmo en el lóbulo frontal del cerebro en los seres humanos que alterna entre frecuencias bajas (1 a 4 Hz) y altas (27 a 40 Hz). Dado que estos cambios ocurren en grandes áreas de la superficie del cerebro, es sorprendente que una pequeña capa de células profundas sea específicamente responsable de la disociación.

Hasta donde sabemos, las oscilaciones descritas por Vesuna et al. no se han notificado anteriormente para la ketamina. Probablemente esto se deba a que los registros de EEG de superficie no pueden detectar los ritmos localizados generados en las profundidades de la corteza.

Los rápidos avances tecnológicos están produciendo técnicas cada vez más sofisticadas para manipular circuitos neuronales con precisión y alta resolución temporal. El trabajo de Vesuna y sus colegas ejemplifica cómo estos avances están permitiendo a los investigadores sondear la naturaleza de la conciencia misma.

También están revolucionando la ciencia de la anestesiología, permitiendo a los investigadores comprender mejor cómo los anestésicos producen inconsciencia, cómo estos mecanismos se superponen con el sueño natural y cómo las personas recuperan la conciencia después de la anestesia.

La investigación sobre la conciencia y la anestesia también se superpone, porque los anestésicos proporcionan un medio poderoso y confiable de provocar estados reversibles de conciencia alterada.

Comprender los mecanismos neuronales de estos estados alterados podría conducir a nuevos enfoques para modular la conciencia y controlar el dolor sin los efectos secundarios indeseables de los medicamentos actualmente disponibles, que incluyen cambios en la frecuencia cardíaca y la presión arterial, cese de la respiración, delirio y náuseas.

El complejo estado de disociación solo puede ser descrito completamente por humanos, que pueden informar de su experiencia. Por ejemplo, se necesitaba un estudio en humanos para demostrar que las propiedades disociativas y analgésicas de la ketamina son independientes.

En el futuro, los estudios que usan drogas disociativas en personas seguirán siendo de gran interés, por ejemplo, para revelar la conexión (si existe) entre el ritmo cerebral informado por Vesuna et al.y las diversas propiedades deseables de la ketamina.

Dichos estudios también deben incluir medicamentos, como las benzodiazepinas y la lamotrigina, que atenúan la disociación inducida por ketamina. Una mejor comprensión de cómo la ketamina altera los ritmos cerebrales y los estados de comportamiento asociados podría eventualmente conducir a terapias para las personas que experimentan dolor crónico, depresión y quizás trastornos disociativos.

Estos análisis serán muy difíciles de realizar, porque el estudio de los ritmos corticales profundos requiere personas a las que se les hayan implantado electrodos intracraneales. Por razones éticas, solo las personas que requieren electrodos con fines terapéuticos pueden participar en dichos estudios. Les debemos una deuda de gratitud por permitirnos comprender mejor el funcionamiento interno del cerebro humano.

Fuente: Nature